ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИФФУЗИИ ЭЛЕКТРОАКТИВНОЙ МОЛЕКУЛЫ В БИОПОДОБНЫХ ГИДРОГЕЛЕВЫХ СРЕДАХ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

На основе экспериментальных данных циклической вольтамперометрии получены значения коэффициентов диффузии толуидинового синего в гидрогелях альгината, желатина и их комбинаций. С использованием экспериментальных значений коэффициентов в цифровой модели проведены расчеты значений токов восстановления, показавшие соответствие результатам экспериментов. Предложено использование времени выхода силы тока на стационарное значение как показателя диффузионных свойств гидрогелевой среды. Результаты предполагается использовать для разработки методов оценки диффузионных свойств гидрогелевых сред: биочернил и тканеинженерных конструкций.

Об авторах

И. А Черенков

Удмуртский государственный университет

Email: ivch75@yandex.ru
Ижевск, 426034, Россия

М. Д Кривилев

Удмуртский государственный университет; Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН

Ижевск, 426034, Россия; Ижевск, 426067, Россия

М. М Игнатьева

Удмуртский государственный университет

Ижевск, 426034, Россия

А. Ю Емельянова

Удмуртский государственный университет

Ижевск, 426034, Россия

В. Г Сергеев

Удмуртский государственный университет

Ижевск, 426034, Россия

Список литературы

  1. Giuseppe M. D., Law N., Webb B., Macrae A. R., Liew L. J., Sercombe T. B., Dilley R. J., and Doyle B. J. Mechanical behaviour of alginate-gelatin hydrogels for 3D-bioprinting. J. Mech. Behav. Biomed. Mater., 79, 150– 157 (2018). doi: 10.1016/j.jmbbm.2017.12.018
  2. Jia J., Richards D. J., Pollard S., Tan Y., Rodriguez J., Visconti R. P., Trusk T. C., Yost M. J., Yao H., Markwald R. R., and Mei Y. Engineering alginate as bioink for bioprinting. Acta Biomater., 10 (10), 4323–4331 (2014). doi: 10.1016/j.actbio.2014.06.034
  3. Sonaye S. Y., Ertugral E. G., Kothapalli C. R., and Sikder P. Extrusion 3D (bio)printing of alginate-gelatinbased composite scaffolds for skeletal muscle tissue engineering. Materials (Basel), 15 (22), 7945 (2022). doi: 10.3390/ma15227945
  4. Shams E., Barzad M. S., Mohamadnia S., Tavakoli O., and Mehrdadfar A. A review on alginate-based bioinks, combination with other natural biomaterials and characteristics. J. Biomater. Appl., 37 (2), 355–372 (2022). doi: 10.1177/08853282221085690
  5. Pahlevanzadeh F., Mokhtari H., Bakhsheshi-Rad H. R., Emadi R., Kharaziha M., Valiani A., Poursamar S. A., Ismail A. F., RamaKrishna S., and Berto F. Recent trends in three-dimensional bioinks based on alginate for biomedical applications. Materials (Basel), 13 (18), 3980 (2020). doi: 10.3390/ma13183980
  6. Sales F. C., Iost R. M., Martins M. V., Almeida M. C., and Crespilho F. N. An intravenous implantable glucose/dioxygen biofuel cell with modified flexible carbon fiber electrodes. Lab. Chip., 13 (3), 468–474 (2013). doi: 10.1039/c2lc41007a
  7. Schaetzle O., Barrière F., and Baronian K. Bacteria and yeasts as catalysts in microbial fuel cells: electron transfer from micro-organisms to electrodes for green electricity. Energy Environ. Sci., 1 (6), 607–620 (2008). doi: 10.1039/B810642H
  8. Katz E., Shipway A. N., and Willner I. Biochemical fuel cells. In Handbook of fuel cells – fundamentals, technology and applications. Ed. by W. Vielstich, H. A. Gasteiger, and A. Lamm (John Wiley & Sons, New York, N.Y., 2003), vol. 1, pp. 355–381.
  9. Левич В. Г. Физико-химическая гидродинамика (Институт компьютерных исследований, М.−Ижевск, 2016).
  10. Burla F., Sentjabrskaja T., Pletikapic G., van Beugen J., and Koenderink G. H. Particle diffusion in extracellular hydrogels. Soft Matter., 16 (5), 1366–1376 (2020). doi: 10.1039/c9sm01837a
  11. Черенков И. А., Кривилев М. Д., Игнатьева М. М., Вахрушева Е. В. и Сергеев В. Г. Биоэлектрохимическое моделирование диффузии толуидинового синего в гидрогеле в присутствии пероксидазы и трипсина. Биофизика, 66 (5) 865–870 (2021). doi: 10.31857/S0006302921050045, EDN: NUKQSU
  12. Hrbac J., Halouzka V., Trnkova L., and Vacek J. eL-Chem Viewer: A freeware package for the analysis of electroanalytical data and their post-acquisition processing. Sensors (Basel), 14 (8), 13943–13954 (2014). doi: 10.3390/s140813943
  13. Электроаналитические методы. Под ред. Ф. Шольц (БИНОМ. Лаборатория знаний, М., 2010).
  14. G oudie M. J., Ghuman A. P., Collins S. B., Pidaparti R. M., and Handa H. Investigation of diffusion characteristics through microfluidic channels for passive drug delivery applications. J. Drug Deliv., 2016, 7913616 (2016). doi: 10.1155/2016/7913616
  15. Новаковская М. В., Игнатьева М. М., Черенков И. А. Влияние липополисахарида сальмонеллы на диффузию толуидинового синего в альгинатном гидрогеле. Актуальные вопросы биологической физики и химии, 7 (3), 458–461 (2022). doi: 10.29039/rusjbpc.2022.0544, EDN: PTNZPN

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024